萬能制氫法，神助。

生物制氫可分為三種:光解水制氫、厭氧菌制氫和光合細菌制氫。根據微生物、產氫物質和產氫機理的不同，生物產氫可分為光解水產氫、厭氧菌產氫和光合細菌產氫三種類型。其特征見表1。綠藻以水為原料，產氫過程需要太陽能轉化率高的光照，對系統產氫影響較大，產生的氧氣會抑制反應。藍藻以水為原料，產氫主要由固氮酶完成，固氮酶可以固定大氣中的N2。制氫過程需要光照，產生的氧氣對固氮酶有抑制作用。厭氧菌不需要光照就可以連續產氫，可以利用各種有機物作為底物。制氫過程是厭氧的，沒有氧的限制。該體系易於實現放大試驗反應，且pH值需控制在酸性範圍內，原料利用率低。產品的抑制作用是明顯的。光合細菌產氫效率高，可利用多種有機廢棄物為原料，光譜範圍廣。沒有氧氣的抑制，產氫過程需要光照，不容易進行放大試驗(1)。光解制氫是光合生物在厭氧條件下通過光合作用分解水，生成有機物，同時釋放氫氣。其作用機理與綠色植物相似。在壹些藻類和真核生物(藍藻)中，有兩個光合中心，PS ⅰ和PS ⅱ。PS ⅰ產生還原劑固定CO2，PS ⅱ接收太陽能分解水產生H+、電子和O2。PS ⅱ產生的電子由鐵氧化還原蛋白攜帶，通過PS ⅱ和PS ⅰ到達氫化酶，H+在氫化酶的催化下形成H2。其中，藻類光解水生氫的系統稱為直接光解制氫系統，藍藻光解制氫的系統稱為間接光解制氫系統。藻類的產氫由氫化酶催化，水可以作為電子和質子的原始供體，這是藻類產氫的主要優勢。藍藻同時具有固氮酶和氫化酶，其產氫過程主要受固氮酶影響，氫化酶主要作用於吸氫方向。藍藻也可以利用水作為最終的電子供體，產氫所需的電子和質子也來自於水的裂解:厭氧菌產氫過程:葡萄糖？c6h 12o 6+2H2O→2ch 3 cooh+2co 2+4h 2？△G =-184 kJ c 6h 12 o6→CH3(CH2)2c ooh+2 CO2+2 H2△G =-257 kJ光合細菌產氫:葡萄糖c 6h 12 o6+2H2O→6 CO2+8 H2△G =-34kj乙酸CH3COOH+2H2O→2CO2+4H2 △G = 75 kJ光解水生氫:4H2O ++光能→ 2o28+0.498 kJ雖然從產氫反應的吉布斯自由能變化規律可以看出，厭氧菌非常有利於產氫，可以從產氫反應中獲得比光合細菌更多的自由能，但是，厭氧菌分解有機物緩慢且不完全，顯著降低了產氫速率和產氫量。理論上65.438+0摩爾葡萄糖只能產生2 ~ 4摩爾氫氣。在產氫反應的吉布斯自由能變化方面，光解藻類產氫大致類似於厭氧菌發酵，比光合細菌能從產氫反應中獲得更多的自由能。而藻類的產氫體系由於原理上氫化酶和氧氣的抑制作用，非常不穩定，不利於有效提高光解水過程的產氫速率和產氫量。在光合細菌的產氫反應中，從產氫反應的吉布斯自由能變化規律可以看出，雖然只能獲得少量的自由能，甚至要付出大量的自由能，但光合細菌可以通過光合磷酸化獲得足夠的ATP，使反應有效進行。理論上，光合細菌可以將1mol的葡萄糖轉化為12mol的氫氣[21]。顯然，光合細菌制氫技術發展的關鍵是光照技術，選擇合適的光源和降低光照能耗成為解決光合細菌制氫技術的兩大關鍵技術。光合細菌以太陽能為光源的制氫技術因能從根本上解決照明能耗和制氫成本問題，具有很強的技術可行性和潛在的發展前景，在能源領域備受關註。光合生物制氫技術研究進展近年來，國內外從提高光合細菌光轉化效率方面開展了光合生物制氫的實驗研究，其中河南農業大學可再生能源農業部重點開放實驗室的研究進展最具代表性。在國家自然科學基金、國家863計劃、教育部博士點基金和國際合作的支持下，對以糞便汙水為原料的高效光合產氫菌的篩選培養、產氫工藝條件、固定化方法、太陽能自動跟蹤照明和光纖導光系統、太陽能光合產氫菌的光譜耦合特性等關鍵理論和技術問題進行了系統深入的研究，取得了壹些重要進展[22 ~ 27]。(1)在利用畜禽糞便選育光合產氫菌株方面取得了很大進展。從六個有代表性的地點獲得了24個典型樣本。根據各種光合細菌的生長條件和營養需求，從培養基成分、pH值、光照時間和周期、培養溫度、厭氧狀態等方面設計了相應的培養基和培養條件。廣泛富集分離了33株光合細菌，並根據豬糞的成分特點，對豬糞、相關小分子有機酸及產氫能力進行了研究，篩選出7株菌株。(2)成功研制了具有自動跟蹤太陽和可調濾光器的太陽能高效聚焦收集系統，並對系統的光傳輸和光譜耦合性能進行了優化。為了提高太陽能的利用率，研制了菲涅耳透鏡聚光太陽能導光照明系統。采用菲涅爾透鏡聚光法將太陽光聚集在焦點上，光纖放置在焦點上。經可調濾光器選擇性濾光後，通過光纖輸入光合生物反應器，實現太陽光的高效傳輸。同時，對篩選出的7株光合細菌的太陽吸收光譜進行了研究，提出了光合細菌在不同波段的生長特性與以豬糞汙水為底物的產氫特性之間的相關性。探索了太陽光合生物產氫過程中光透射和光譜的耦合表現，以及進壹步提高太陽光合生物產氫效率的途徑。(3)成功研制了壹種新型高表面積、高體積比的光合生物制氫循環池反應器，並系統研究了光在反應器中的衰減特性。根據光合產氫細菌的生長和代謝特點，研制的循環罐式光合生物產氫反應器具有利用高光表面積與體積比來削弱光合細菌細胞與畜禽糞便汙水之間的相互遮擋效應，通過控制反應液的循環流量在細菌周圍產生“閃爍效應”，有效改善光的傳播路徑和質量，自動控制光合產氫的反應條件等特點。光合細菌處於最佳生長代謝條件下，通過對溫度、光照、pH值、底物濃度、不同接種量和溶解氧水平的優化控制，可以優化光轉化效率和產氫量。(4)系統研究了太陽能光合生物制氫過程的熱力學特性，揭示了熱力學特性對光合細菌產氫酶活性和產氫速率的影響規律。用熱力學方法分析了光合生物制氫細菌生長代謝過程中的產熱規律，獲得了太陽能光合生物制氫細菌生長代謝的熱力學信息，研究了光合生物制氫系統的溫度場分布。建立了表征太陽能光合生物產氫熱力學特性的模型，優化了光合產氫細菌的最適生長代謝溫度和能流過程條件，為光合生物反應器的進壹步設計和大規模生產運行實驗提供了科學參考和理論依據。聯系電話:86-20-23361169本文來自:廣州玲瓏電子科技有限公司制氫與氫燃料電池(www.liongon.com)。